[發明專利]一種等離子體狀態及其壽命的診斷裝置和診斷方法

在審

• 申請號: 201711089645.7
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107703535A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 尉鵬飛;沈詩婕;壽建慧;余佳英;胡菁怡;葉雯菲;段延敏;朱海永
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36;G01T1/38
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所33233
• 代理人: 陸永強

技術領域

本發明屬于等離子診斷和研究技術領域，具體是涉及一種等離子體狀態及其壽命的診斷裝置和診斷方法。

背景技術

等離子體(plasma)又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子團被電離后產生的正負離子組成的離子化氣體狀物質，尺度大于德拜長度的宏觀電中性電離氣體，其運動主要受電磁力支配，并表現出顯著的集體行為。它廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質存在的第四態。等離子體是一種很好的導電體，利用經過巧妙設計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體物理的發展為材料、能源、信息、環境空間、空間物理、地球物理等科學的進一步發展提供了新的技術和工藝。

等離子體是不同于固體、液體和氣體的物質第四態，或者“超氣態”，也稱“電漿體”。等離子體是由克魯克斯在1879年發現的，1928年美國科學家歐文·朗繆爾和湯克斯(Tonks)首次將“等離子體”(plasma)一詞引入物理學。物質由分子構成，分子由原子構成，原子由帶正電的原子核和圍繞它的、帶負電的電子構成。當被加熱到足夠高的溫度或其他原因，外層電子擺脫原子核的束縛成為自由電子。電子離開原子核，這個過程就叫做“電離”。這時，物質就變成了由帶正電的原子核和帶負電的電子組成的、一團均勻的“漿糊”，因此人們戲稱它為離子漿，這些離子漿中正負電荷總量相等，因此它是近似電中性的，所以就叫等離子體。

等離子體是物質的第四態，即電離了的“氣體”，它呈現出高度激發的不穩定態，其中包括離子(具有不同符號和電荷)、電子、原子和分子。其實，人們對等離子體現象并不生疏。在自然界里，熾熱爍爍的火焰、光輝奪目的閃電、以及絢爛壯麗的極光等都是等離子體作用的結果。對于整個宇宙來講，幾乎99.9％以上的物質都是以等離子體態存在的，如恒星和行星際空間等都是由等離子體組成的。用人工方法，如核聚變、核裂變、輝光放電及各種放電都可產生等離子體。分子或原子的內部結構主要由電子和原子核組成。在通常情況下，即上述物質前三種形態，電子與核之間的關系比較固定，即電子以不同的能級存在于核場的周圍，其勢能或動能不大。

等離子體和普通氣體性質不同，普通氣體由分子構成，分子之間相互作用力是短程力，僅當分子碰撞時，分子之間的相互作用力才有明顯效果，理論上用分子運動論描述。在等離子體中，帶電粒子之間的庫侖力是長程力，庫侖力的作用效果遠遠超過帶電粒子可能發生的局部短程碰撞效果，等離子體中的帶電粒子運動時，能引起正電荷或負電荷局部集中，產生電場；電荷定向運動引起電流，產生磁場。電場和磁場要影響其他帶電粒子的運動，并伴隨著極強的熱輻射和熱傳導；等離子體能被磁場約束作回旋運動等。

等離子體的這些特性使它區別于普通氣體被稱為物質的第四態，而本發明是一種等離子體狀態及其壽命的診斷裝置和診斷方法，利用了高次諧波的輻射強度對物質電離能及其等離子體狀態的依賴性，通過針對待測的等離子體種類設計出特定的高次諧波驅動功率密度，從而有效診斷出等離子體狀態及其壽命等信息。

發明內容

本發明主要是解決上述現有技術所存在的技術問題，提供一種等離子體狀態及其壽命的診斷裝置和診斷方法，利用了高次諧波的輻射強度對物質電離能及其等離子體狀態的依賴性，通過針對待測的等離子體種類設計出特定的高次諧波驅動功率密度，從而有效診斷出等離子體狀態及其壽命等信息。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種等離子體狀態及其壽命的診斷裝置，包括飛秒激光器、激光脈沖延時器、延時器控制線、裝載有聚焦透鏡的電動平移臺、真空腔、電腦、電機控制線和CCD數據線，所述飛秒激光器、激光脈沖延時器、電動平移臺和真空腔從左到右依次設置，所述飛秒激光器用于發射激光，所述電腦通過延時器控制線與激光脈沖延時器相連接，控制激光在激光脈沖延時器上的延時位移，所述電腦通過電機控制線與電動平移臺相連接，控制聚焦透鏡在電動平移臺上的位移，所述真空腔的左端設有入射窗，所述真空腔的右端設有X射線專用CCD探頭，X射線專用CCD探頭通過CCD數據線與電腦相連接，所述入射窗和X射線專用CCD探頭之間在真空腔內依次設有靶室、過濾膜和X射線光譜儀，所述靶室內部裝有待測等離子體，所述靶室連接有導流管。

所述診斷裝置的診斷方法為：

步驟(1)，將診斷裝置組裝完成，然后對真空腔進行抽真空處理，并維持真空腔內的高真空環境；

步驟(2)，將待測等離子體通過導流管導入靶室內；